燃煤质量对动力生产的影响

燃煤质量对动力生产的影响

薛晓红,张涛

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河南中孚实业股份有限公司   河南省巩义市451200

摘要：近年来，我国煤炭生产和消费都在不断发展，在能源消费结构中的比重也在不断提高。但是，煤炭质量不稳定，特别是劣质煤的含量较高，对燃煤电厂的运行和生产造成了不利的影响。

关键词：煤；质量；影响；治理；环保

引言

近年来，随着我国能源结构转型升级以及可持续发展战略等方面的不断推进和调整，我国煤炭在能源消费中所占比例也在不断地提高。目前我国已形成了以煤炭为主体，包括电力、冶金、建材等多个行业和部门参与的煤炭生产和消费格局。但我国煤炭消费中煤炭所占比重仍然较高（在80%以上）。我国煤炭行业经历了一个由快速增长向平稳可持续发展升级的转变过程。然而在我国的煤炭行业中，许多因素都会对煤炭质量产生影响。

一、我国煤炭质量现状

目前，我国的煤炭市场中存在着大量的劣质煤，而煤炭质量一直以来都是制约煤炭行业发展和建设节能减排的重要因素。随着国家在能源结构转型升级方面不断推进和调整，我国煤炭市场将会出现更加合理、科学的煤炭资源配置格局。目前国内优质煤炭在市场中销售比例已超过50%。但是在煤炭质量方面我国存在着以下问题：煤炭质量不稳定，特别是劣质煤炭水平较高。我国从2003年开始正式实施《煤炭质量管理办法》（原国家质检总局令第23号）作为保障我国煤炭正常供应、提高煤炭质量水平的重要举措。目前已出台了一系列严格、科学的煤炭质量标准（如：《煤炭质量分级》(SC/T91-2004)、《煤炭质量分级》(SC/T91-2005)、《煤质分级》(SC/T91-2004)、《工业锅炉用优质低硫散焦煤》(SQC/T103-2004）等六项行业标准；同时对燃煤电厂也提出了更加严格、科学的管理要求（如：《火力发电厂污染物排放标准》(HJ/T504-2005)）等五项行业标准。

二、燃煤质量的影响因素

根据现有的知识，主要包括以下几个方面：1）煤与水的反应程度：煤与水反应后，水会形成胶体和胶质，会对锅炉及设备造成一定程度的腐蚀。2）煤与气体反应后水分损失：当煤与空气发生反应时，煤的水分损失比较严重，当煤表面积减小到一定程度时水分损失也会相应减小。3）煤与硫、磷等杂质之间的反应：硫在火电厂燃料中占据着重要位置，随着燃烧温度和时间增加，燃料中的硫也会增加。而磷属于可燃物质，也是发生燃烧反应最主要的气体污染物之一，在火电厂生产过程中不可避免会产生一些燃烧不完全等原因使煤中的磷含量增加。4）煤与氧之间的反应：氧会产生一系列对人体有害的反应：引起肺部疾病（尤其是肺气肿）；引起结渣、堵塞管道；导致锅炉爆裂；引起爆炸（尤其是引燃管道内部压力较高时）；引发爆炸（特别是引火管爆裂）。

三、影响燃煤发热量

煤炭燃烧过程中，燃煤在炉内的受热和扩散过程对发热量也有一定要求。对于燃煤的燃烧特性而言，随着煤与空气接触面积增大，接触时间缩短，煤粉在炉内燃烧速度加快，从而影响到发热量。因此，生产企业应根据燃煤质量来选择合适品种和燃料比例进行混合掺烧，根据实际情况制定合适的掺烧方案，从而提高锅炉运行效果。同时，燃煤质量对燃煤锅炉发电系统造成直接影响，到发电系统设备运行安全和能源利用效率，进而影响电力行业节能减排工作。一般来说，煤中含有大量水分、灰分、挥发分等有害物质，其含量越高，挥发分含量越高，煤炭的发热量就越大。所以煤中水分含量过高或过低都会导致发热量下降。

燃煤质量越好，锅炉运行越稳定。电厂一般采用预处理+燃烧控制来保证锅炉在正常运行中不会发生大的煤烟气流场异常。随着电厂运行参数的不断变化及燃煤质量高低对锅炉燃烧影响的加剧，使锅炉受热面积会随煤种、燃料种类的增加。同时燃煤质量对锅炉燃烧过程产生的炉膛温度也会不断变化，影响锅炉受热面内温分布规律，进而直接影响锅炉出力。因此，提高燃用质量是电厂锅炉受热面积运行控制的重点方向之一。

四、劣质煤存在的问题

由于煤炭品质差异，造成的一些不良现象，也会对火电企业的生产带来一定影响。①煤质不稳定：由于使用劣质煤和燃煤质量差而产生的热量损失是传统煤品种的4倍，从而导致机组热效率降低，甚至会出现锅炉热效率低等问题。②污染物排放：我国燃煤质量已成为我国大气污染防治的重要内容之一。因为劣质煤和常规煤中含有大量的有害物质，这些物质直接或间接的危害到了人体健康及环境质量，因此有必要进行监测控制。③经济效益下降：劣质煤燃烧后排放出的灰分、硫分等有害物质，不仅会给企业带来直接经济损失，还会影响到人们的生活环境和工作环境。④煤炭供应不足造成的环境污染：据了解我国已经有近80%的燃煤电厂属于燃煤生产不合格区域，其中不乏一些规模较大但是使用劣质煤生产企业。这些劣质煤不仅对锅炉设备造成了一定程度上伤害，而且对相关工作人员进行了相应的相应的培训工作。⑤煤炭销售费用过高：有研究表明由于劣质煤在生产环节中所含的杂质含量较低，因此其价格通常较低（以市场均价折算）。

五、燃煤发电清洁高效环保

燃煤发电清洁高效环保一直是国际上公认的重要节能环保技术。然而燃煤发电的环保性能与先进程度都有很大的差距。首先，燃煤发电的污染物排放强度较低，仅有二氧化硫排放量的50%。而传统锅炉排放主要污染物为氮氧化物、烟尘、二氧化硫和粉尘等。煤粉燃烧过程中生成的粉尘排放量为2.5%至6.5%左右。烟尘排放量低于传统锅炉燃烧烟尘排放浓度限值的80%~100%；二氧化硫排放量为1.2%~4.5%；烟尘排放量为0.8%~1.9%；烟尘排放量小于10 g/kWh；烟尘排放量小于5 g/kWh。其次，传统锅炉燃烧烟尘污染主要是 CO排放量；而生物质燃料燃烧后产生了大量废气、废渣物（尤其是煤灰）并随火力发电厂蒸汽一起输送到下游热电厂作燃料。同时部分生物质燃料含有一些挥发性有机物、硫化物等有毒有害物质（如汞、镉、铅、苯、甲苯等）以及一些重金属物、有机污染物（如酚、苯等）。如果焚烧过程中产生大量含硫废气和含重金属物质（如汞、镉等），就会给电厂周边生态环境带来一定危害。我国燃煤发电已经进入了高效节能时代。目前我国燃煤发电量占能源消费量比例为33%左右（美国仅占17%）。

六、结论

目前，煤炭生产和销售的质量不稳定，特别是劣质煤的含量较高。因此，需要加强煤炭质量管理，保证其在电力系统中的适用性，减少锅炉结焦及降低锅炉的经济运行风险。劣质煤是一种主要原料煤，在当前我国煤炭生产和销售过程中占比很大。劣质煤炭在其燃烧过程中所产生的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物具有极大的危害，对其他燃料电厂的运行及环境也有一定影响措施。因此，需要加强煤炭质量管理工作。加强优质煤在锅炉运行方面的应用和推广；加强燃料管理，确保其能够充分燃烧。对劣质煤进行有效储存可以降低燃烧过程中烟气对环境敏感区（如锅炉入口烟道和锅炉出口烟道）所产生的污染系数（如烟气过冷段长度所产生的影响系数）；保证燃烧过程中烟气产生量最低（如出口烟道温度所产生量最低）；采用最经济有效的燃烧技术、降低锅炉阻力、提高燃烧稳定性。加强燃煤质量管理是提升燃煤电厂安全生产稳定运行水平和促进能源结构调整的重要措施之一。提高煤矿机械化水平能够有效降低煤炭中有害物质比例及排放。对现有燃煤电厂进行环保改造也是解决煤炭质量问题的有效途径之一。

参考文献

[1]张文辉， 李全生， 陈为高. "双碳"目标下动力煤生产利用低碳化模式探讨[J]. 能源科技， 2022(020-001).